CN102565999B

CN102565999B - 光学装置

Info

Publication number: CN102565999B
Application number: CN201110418065.4A
Authority: CN
Inventors: 佐藤茂树
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-12-15
Also published as: US20120154616A1; JP2012132956A; US9244250B2; JP5794661B2; CN102565999A

Abstract

本发明涉及光学装置，包括：聚焦透镜，构成被配置为形成物体的光学图像的图像拾取光学系统；驱动器，被配置为在聚焦时沿图像拾取光学系统的光轴方向驱动聚焦透镜；以及控制器，被配置为在存储器中存储根据设定器的操作而设定的聚焦透镜的位置，并且根据操纵器的操纵来控制驱动器，以将聚焦透镜移动到存储于存储器中的位置，其中，控制器控制驱动器，使得当拍摄物体的模式是静止图像拾取模式时将聚焦透镜移动到存储于存储器中的位置的驱动速度高于在运动图像拾取模式中将聚焦透镜移动到存储于存储器中的位置的驱动速度。

Description

光学装置

技术领域

本发明涉及光学装置，诸如镜筒(lensbarrel)以及与镜筒一体化的图像拾取装置。

背景技术

日本专利公开No.2000-305008公开了具有焦点预设功能的镜筒，该焦点预设功能被配置为预先存储要对于预定的物体距离聚焦的聚焦透镜的位置，并且将聚焦透镜移动到存储的位置。日本专利No.2,702,968公开了摄像机，该摄像机被配置为响应于启动开关的操纵(manipulation)而逐渐转移到散焦(defocus)状态(失焦(focus-out))，并且响应于启动开关的第二操纵而转移到对焦(in-focus)状态。

现有技术不能根据诸如包含静止图像拾取和运动图像拾取的图像拾取模式、焦距、扩展器(extender)的附接(attachment)的有或无、以及光阑设定值的图像拾取条件，来设定单独的焦点预设功能。例如，虽然要求在静止图像拾取中将聚焦透镜迅速地移动到预设位置并且在运动图像拾取中以稳定的速度改变聚焦，但是这些要求未被满足。

发明内容

本发明提供可以实现对于各图像拾取条件而不同的焦点预设功能的光学装置。

根据本发明的光学装置包括：聚焦透镜，构成被配置为形成物体的光学图像的图像拾取光学系统；驱动器，被配置为在聚焦时沿图像拾取光学系统的光轴方向驱动聚焦透镜；以及控制器，被配置为在存储器中存储根据设定器的操作而设定的聚焦透镜的位置，并且根据操纵器的操纵来控制驱动器，以将聚焦透镜移动到存储于存储器中的位置，其中，控制器控制驱动器，使得当拍摄物体的模式是静止图像拾取模式时将聚焦透镜移动到存储于存储器中的位置的驱动速度高于在运动图像拾取模式中将聚焦透镜移动到存储于存储器中的位置的驱动速度。

从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。

附图说明

图1是本实施例的图像拾取装置的框图。

图2是图1所示的镜筒的一个例子的侧视图。

图3是图2所示的镜筒的部分放大透视图。

图4是用于解释图1所示的透镜微计算机的操作的流程图。

具体实施方式

图1是本实施例的图像拾取装置的结构的框图，并且，虚线代表光轴。图像拾取装置是透镜可更换(exchangeable)型数字单镜头反射照相机，但是图像拾取装置的类型不被限制，而是可包含数字摄像机等。图像拾取装置具有被配置为通过沿光轴方向执行图像拾取光学系统的摆动来找到定位(提供对比度峰值位置的)对焦位置的对焦方向的对比度方法的自动聚焦(“AF”)功能。

图像拾取装置包括照相机体100和可更换地附接于照相机体100的镜筒(更换透镜或透镜单元(exchangelensorlensunit))150，并由此镜筒150被配置为是可替换的。通过体100和镜筒150中的每一个的支座(mount)(未示出)来实现体100和镜筒150之间的机械附接和拆卸。通过体100和镜筒150中的每一个的连接器(未示出)来实现体100和镜筒150之间的电连接和断开。

体100包含副反射镜(sub-mirror)105、焦点检测器107、图像拾取元件110、信号处理器120、显示器124、设定器128、照相机微计算机(控制器)130、存储器140和其它部件。

副反射镜105与主反射镜(未示出)一起被布置在光轴上，并被配置为使得它可被插入光路中并可从光路回缩。图1示出非图像拾取状态。这个状态中的主反射镜将入射光束的一部分反射到光学取景器(未示出)，并且将剩余的光透射到副反射镜105，并且，副反射镜105将入射光束反射到焦点检测器107。在图像拾取时，主反射镜和副反射镜105从光路退出，以将入射光束引至图像拾取元件110。

焦点检测器107在其被配置为对于由副反射镜105反射的光束执行光电转换的内部检测器处接收光束。通过计算该检测器的输出并通过使用相位差方法来求得散焦量。照相机微计算机130评价计算结果，并且命令透镜微计算机160将聚焦透镜152移动预定量。

图像拾取元件110将由图像拾取光学系统形成的光学图像转换成作为电信号的图像数据，并且包含例如CCD传感器或CMOS传感器。来自图像拾取元件110的图像数据通过AGC/AD电路(未示出)被转换成数字信号，并且被输入到信号处理器120中。

信号处理器120与图像拾取元件110和照相机微计算机130连接，对于数字图像数据执行过滤、颜色转换和伽马(gamma)处理、以及压缩处理，并且将得到的数据发送到照相机微计算机130。通过信号处理器120被处理为用于显示的图像的图像数据被发送到显示驱动器122，并且在被配置为体100的后表面上的电子取景器的显示器124上被显示为图像。

设定器128包含模式拨盘(dial)和各种类型的操作单元，并且被配置为设定诸如静止图像拾取模式和运动图像拾取模式的图像拾取模式。

照相机微计算机130是与图像拾取元件110、信号处理器120和设定器128连接、并通过连接器(未示出)与镜筒150中的透镜微计算机160连接的微计算机(CPU或处理器)。

存储器140存储各种类型的信息。

镜筒150包含图像拾取光学系统151、驱动器153、位置检测器154、再现(reproduction)驱动开关155、再现检测器156、透镜微计算机160、设定器163和存储器166。

图像拾取光学系统151形成物体的光学图像，将光会聚到图像拾取元件110上，并且包含多个透镜，诸如在变倍时沿光轴方向移动的变焦透镜(未示出)和在聚焦时沿光轴方向移动的聚焦透镜152。驱动器153沿光轴方向移动聚焦透镜152，包含超声马达、DC马达或步进马达，并且被透镜微计算机160控制。

位置检测器154检测聚焦透镜152的光轴上的位置，并且包含编码器或磁检测器。例如，驱动器153的输出键(outputkey)被配置为可关于光轴旋转。可基于在输出键旋转时通过编码器的旋转量产生的脉冲和在灰度代码图案(graycodepattern)上行走的刷子来检测聚焦透镜152的位置。

再现驱动开关155是被配置为发出将聚焦透镜驱动到由设定器163设定的位置的命令并且设定预定驱动量的驱动命令器。如后面描述的那样，再现驱动开关155可被提供给镜筒150，或者可被提供给照相机体100并且透镜微计算机160可获得该命令。再现检测器156检测再现驱动开关155的操纵的事实和这种情况下的操纵量。

透镜微计算机160是与照相机微计算机130电连接并被配置为交换图像拾取操作所需要的信息的控制器，并包含微计算机(CPU或处理器)。透镜微计算机160和照相机微计算机130之间的连接提供双向数据通信。

透镜微计算机160包含图像拾取模式检测器161。图像拾取模式检测器161确定当前设定的图像拾取模式是静止图像拾取模式还是运动图像拾取模式。

设定器163被用于在存储器166中设定焦点预设信息。焦点预设信息包含要对于物体距离聚焦的聚焦透镜152的位置。通过在存储器166中存储焦点预设信息，即使当聚焦透镜然后被移动时，聚焦透镜152也可通过复位动作被复位到存储的位置(焦点预设功能)。

存储器166存储焦点预设信息、将在后面描述的控制方法所需要的信息和程序、以及各种类型的信息。焦点预设所需要的信息包含聚焦透镜152在静止图像拾取模式中被移动到预设位置的第一速度、聚焦透镜152在运动图像拾取模式中被移动到预设位置的第二速度或第三速度。

图2是透镜体150的例示性结构的侧视图。镜筒150经由图2所示的支座M被附接于照相机体100。图2所示的镜筒150包含聚焦环170、设定器163和聚焦模式开关168，并且，聚焦环170使得能够手动聚焦并且包含驱动器153。

设定器163被配置为包含焦点预设开关164和设定按钮165的开关面板。焦点预设开关164切换焦点预设功能的开启和关闭，并且具有在预设时以及在完成移动时产生蜂鸣声音的蜂鸣器模式。设定按钮165包含按压开关，并且，当它在焦点预设开关164被接通时或者在蜂鸣器模式中被压按时，当前焦点位置(聚焦透镜位置)被存储于存储器166中。由此，焦点预设信息被存储于存储器166中。

聚焦模式开关168将聚焦透镜152的模式切换到自动聚焦(AF)模式、使得通过根据再现驱动开关155的操作来控制驱动器153而提供聚焦驱动的电动聚焦(powerfocus，PF)模式、以及通过聚焦环170进行的MF模式。

在图2中，再现驱动开关155被配置为再现环(reproductionring)。图3是再现驱动开关155附近的镜筒150的部分放大透视图。再现环被配置为可沿A方向和B方向旋转，而制动器(stopper)(未示出)限制再现环的旋转角度。再现环通过弹性构件(未示出)被强制复位到旋转角度的中点位置。图3示出再现环被复位到中点。

当用作再现检测器156的两个检测开关157a、157b检测到再现环的旋转时，透镜微计算机160将聚焦透镜152移动到预设位置。在本实施例中，透镜微计算机160根据由再现检测器156检测到的再现驱动开关155的操纵量和图像拾取模式(图像拾取条件)，控制将聚焦透镜152移动到预设位置的驱动速度。

柔性(flexible)印刷电路基板(“FPC”)172被附接于镜筒150的沿圆周方向的平面部分上。FPC172连接再现检测器156与透镜微计算机160，并且，由再现检测器156检测到的检测结果被发送到透镜微计算机160。

FPC172安装有两个感测开关157a、157b和两个连接器174a、174b。感测开关157a、157b是相同的开关器件。当这些杆158a、158b倒向右边或左边时，可以连接不同的端子，并且一个器件可获得两个信号输出。

在再现环的内周中形成沟槽155a、155b，并且，沟槽155a较窄。当再现环沿A方向旋转时，沟槽155a的壁接触感测开关157a的杆158a。当杆158a沿A方向倒下时，再现环的沿A方向的旋转被检测到。并且，当旋转继续时，沟槽155b的壁接触感测开关157b的杆158b，并且杆158b沿A方向倒下，并且再现环的沿A方向的第二操纵量被检测到。

沿B方向的旋转是类似的。当再现环沿B方向旋转时，沟槽155a的壁接触感测开关157a的杆158a。当杆158a沿B方向倒下时，再现环的沿B方向的旋转被检测到。并且，当旋转继续时，沟槽155b的壁接触感测开关157b的杆158b，并且杆158b沿B方向倒下，并且再现环的沿B方向的第二操纵量被检测到。在图3中，附图标记177a、177b表示被布置在感测开关的两侧、被配置为防止FPC172剥离并被用于感测开关的定位的螺钉(screw)。附图标记178表示被配置为将感测开关157a、157b的信息传送至透镜微计算机160的中继FPC。

结果，感测开关157a检测第一操纵量和方向，感测开关157b检测第二操纵量，并且，可由此通过两级(stage)来检测再现环的旋转。该配置提供根据再现驱动开关155的操纵量的控制。当聚焦模式开关168被设为PF模式时，可根据再现驱动开关155的操纵量来操纵平稳的聚焦驱动。

图3所示的再现环的旋转角度的检测仅是例示性的。可基于电阻值检测再现环的旋转角度，并且，可以无级地或者多级地检测操纵量。作为替代方案，可通过对于再现环设置磁体并且通过检测磁方向来检测操纵量。

图4是用于解释根据本实施例的焦点预设功能的控制方法的流程图，并且“S”表示步骤。图4所示的控制方法被实现为通过计算机执行的程序，并且由透镜微计算机160执行。在镜筒150与照相机体100一体化的图像拾取装置中，图4所示的操作由照相机微计算机130执行并且设定器128用作设定器163，并且，存储器140用作存储器166。

最初，透镜微计算机160中的图像拾取模式检测器161与照相机微计算机130通信，并且检测由设定器128设定的照相机体100中的图像拾取模式(S101)。

当图像拾取模式检测器161确定已设定静止图像拾取模式(在S101中为否)时，透镜微计算机160从再现检测器156获得再现驱动开关155的操纵和操纵量的信息(S102)。

当透镜微计算机160检测到感测开关157a的操作(在S102中为是)时，透镜微计算机160通过使用驱动器153以第一速度将聚焦透镜152驱动到预设位置(S103)。此时的第一速度是可由驱动器153驱动的聚焦透镜152的最大速度。

接下来，透镜微计算机160基于位置检测器154确定聚焦透镜152是否已到达预设位置(S104)。当它移动到预设位置(在S104中为是)时，透镜微计算机160将停止信号发送至照相机微计算机130(S105)，并且，照相机体100可将该事实通知给用户。

结果，聚焦透镜152可甚至追踪例如移动的物体，并且可如焦点锁定那样被迅速驱动到预设位置以用于摄影。在驱动停止时，聚焦透镜在预设位置之前以预定量减速，使得聚焦透镜可被精确地定位于预设位置。

另一方面，当图像拾取模式检测器161确定已设定运动图像拾取模式(在S101中为是)时，透镜微计算机160从再现检测器156获得再现驱动开关155的操纵和操纵量的信息(S106)。

当透镜微计算机160检测到感测开关157a、157b的操作时，透镜微计算机160以比第一速度低的速度将聚焦透镜152驱动到预设位置(S107)。结果，焦点可以在运动图像拾取中以稳定的速度平稳地改变。常规而言，在运动图像拾取时禁止焦点预设功能自身，但是，本实施例在运动图像拾取时维持焦点改变的平稳性，并且使得诸如对焦和失焦的焦点改变能够被用作图像表现。

此时，当只有感测开关157a被操作时，聚焦透镜152以第二速度被驱动，而当感测开关157a、157b两者均被操作时，聚焦透镜152以比第二速度快的第三速度被驱动。

由此，当再现环的操纵量大或者当聚焦透镜152从当前位置到目标位置的移动量大时，聚焦透镜152的驱动速度被设为较高值。在本实施例中，当感测开关157a、157b两者均被操作时的聚焦透镜152的移动量(第二量)大于当感测开关157a被操作且感测开关157b不被操作时的聚焦透镜152的移动量(第一量)。

按照一个例子，第二速度可被设为5mm/sec的像面驱动速度，并且，第三速度可被设为10mm/sec的像面驱动速度。这些速度在存储于存储器166中的表中可以是可重写的。

基于像面驱动速度或者基于被配置为改变焦距的变焦透镜中的焦距来设定该速度。当扩展器(透镜)可被附接于镜筒150时，焦距依赖于附接的有或无，由此，像面移动量相对于聚焦透镜152的驱动而改变。因此，聚焦透镜152的驱动速度可基于附接的有或无而改变。例如，当焦距是第二值时，与当焦距是比第二值大的第一值时相比，透镜微计算机160可对于聚焦透镜设定较高的驱动速度。

聚焦透镜152的驱动速度可基于由设定器128设定的光阑孔径值而改变。由于当光阑被设定于小光阑孔径侧时在运动图像拾取中焦点改变变得较不明显，因此，在该情况下，聚焦透镜的驱动速度可被设为较高值。在这种情况下，图像拾取模式检测器161用作图像拾取条件获取器，该图像拾取条件获取器被配置为获取诸如图像拾取模式、焦距、扩展器的附接的有或无、以及光阑设定值的图像拾取条件。

一旦感测开关157a被操作，则聚焦透镜152的驱动开始。因此，对于以第三速度驱动，再现环可被旋转，直到它接触端部，然后再现环可被保持在该状态。另外，对于以第二速度驱动，感测开关157b当在感测开关157b被操作之后放开手时由于中点复位动作而被关断，并且，可通过仅仅感测开关157a的操作的状态进行向中点位置的转移。

接下来，透镜微计算机160确定聚焦模式开关168是否在再现驱动期间被设为MF模式、PF模式或AF模式，并且，确定是否已由AF开关S1发出AF开始命令(S108)。当聚焦模式不同于AF模式或者在AF模式中没有检测到AF开始命令(在S108中为否)时，透镜微计算机160确定聚焦透镜152是否已到达预设位置(S109)。在聚焦透镜152移动到预设位置之后，透镜微计算机160将停止信号发送至照相机微计算机130。在驱动停止控制中，聚焦透镜在预设位置之前以预定量减速，并且被精确地定位于预设位置。当聚焦透镜152在再现驱动期间还没有到达预设位置时，流程返回S107。

另一方面，在AF模式中并且当已检测到AF开始命令时(在S108中为是)，透镜微计算机160确定聚焦透镜是否位于从预设位置之前预定量的位置到预设位置的范围中(S111)。当确定聚焦透镜位于该范围中(在S111中为是)时，透镜微计算机160在维持当前速度的同时控制AF驱动(S112)。当确定聚焦透镜在该范围之外(在S111中为否)时，透镜微计算机160等待，直到它进入该范围中。该配置可减少将聚焦透镜152移动到对焦位置所需要的时间段。

接下来，透镜微计算机160确定是否已实现对焦(S113)，并且，如果是这样(在S113中为是)，那么透镜微计算机160将停止信号发送至照相机微计算机130(S114)。

设定器128可发出开始再现驱动的驱动命令。设定器128处的操作检测方法与再现环类似。当在实时的基础上在后表面上的显示器124上正显示拾取图像时，在静止图像拾取中实时观看摄影(liveviewphotography)是可用的。在这种情况下，用户会希望当他确认焦点改变时拍摄图像。因此，即使当在S101中确定静止图像拾取时，也可使得第一速度或第二速度是可选择的，以对于使用实时观看摄影的静止图像拾取提供与运动图像拾取模式的控制类似的控制。在这种情况下，可通过设定器128或163执行该设定。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附的权利要求的范围要被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种光学装置，其特征在于包括：

聚焦透镜，包含于被配置为形成物体的光学图像的图像拾取光学系统中；

驱动器，被配置为在聚焦时沿图像拾取光学系统的光轴方向驱动聚焦透镜；以及

控制器，被配置为在存储器中存储根据设定器的操作而设定的聚焦透镜的焦点位置，并且根据操纵器的操纵来控制驱动器，以将聚焦透镜移动到存储于存储器中的焦点位置，

其中，设定器被配置为设定聚焦透镜的焦点位置，以及

其中，控制器控制驱动器，使得在静止图像拾取模式中将聚焦透镜移动到存储于存储器中的焦点位置的驱动速度高于在运动图像拾取模式中将聚焦透镜移动到存储于存储器中的焦点位置的驱动速度，

其中，设定器设定的聚焦透镜的焦点位置是设定器设定聚焦透镜的焦点位置时聚焦透镜的当前焦点位置。

2.根据权利要求1所述的光学装置，其中，在静止图像拾取模式中将聚焦透镜移动到存储于存储器中的焦点位置的驱动速度是聚焦透镜的最大能驱动速度。

3.根据权利要求1所述的光学装置，还包括这样的单元，所述单元被配置为：当在实时的基础上在显示器上显示静止图像拾取模式中由图像拾取光学系统拍摄的物体的图像时，使得静止图像拾取模式中的驱动速度和运动图像拾取模式中的驱动速度能够被选择。

4.根据权利要求1所述的光学装置，其中，在运动图像拾取模式中，控制器控制驱动器，使得当驱动命令器的操纵量是第一量时的聚焦透镜的驱动速度低于当所述操纵量是比第一量大的第二量时的聚焦透镜的驱动速度，所述驱动命令器被配置为发出将聚焦透镜驱动到存储于存储器中的焦点位置的命令。

5.根据权利要求1所述的光学装置，其中，控制器控制驱动器，使得当焦距是第一值时的聚焦透镜的驱动速度低于当焦距是比第一值小的第二值时的聚焦透镜的驱动速度。

6.根据权利要求1所述的光学装置，其中，控制器控制驱动器，使得当光阑孔径值是第一值时的聚焦透镜的驱动速度低于当光阑孔径值是比第一值小的第二值时的聚焦透镜的驱动速度。

7.根据权利要求1所述的光学装置，还包括自动聚焦启动开关，其中，当在运动图像拾取模式中聚焦透镜正被移向存储于存储器中的焦点位置的同时通过自动聚焦启动开关来命令自动聚焦时，通过在聚焦透镜被驱动到存储于存储器中的焦点位置之前预定量的位置以后维持驱动速度来执行自动聚焦。

8.根据权利要求1所述的光学装置，其中，光学装置是更换透镜，以及

其中，控制器从更换透镜所附接的图像拾取装置获得将聚焦透镜驱动到存储于存储器中的焦点位置的命令。

9.根据权利要求1所述的光学装置，其中，设定器是与操纵器分离的部件。

10.一种光学装置，其特征在于包括控制器，所述控制器被配置为在存储器中存储根据设定器的操作而设定的聚焦透镜的焦点位置，并且根据操纵器的操纵来控制驱动器，以将聚焦透镜移动到存储于存储器中的焦点位置，

其中，设定器被配置为设定聚焦透镜的焦点位置，以及

其中，控制器控制驱动器，使得在运动图像拾取模式中将聚焦透镜移动到存储于存储器中的焦点位置的驱动速度低于在静止图像拾取模式中将聚焦透镜移动到存储于存储器中的焦点位置的驱动速度，

11.一种光学装置，其特征在于包括：图像拾取装置和透镜单元，所述透镜单元能附接至所述图像拾取装置且能从所述图像拾取装置拆卸，

其中，所述透镜单元包括：聚焦透镜，包含于被配置为形成物体的光学图像的图像拾取光学系统中；驱动器，被配置为在聚焦时沿图像拾取光学系统的光轴方向驱动聚焦透镜；以及控制器，被配置为在存储器中存储根据设定器的操作而设定的聚焦透镜的焦点位置，并且根据操纵器的操纵来控制驱动器，以将聚焦透镜移动到存储于存储器中的焦点位置，

其中，设定器被配置为设定聚焦透镜的焦点位置，以及

12.根据权利要求11所述的光学装置，其中，图像拾取装置和透镜单元中的一个包括与所述操纵器不同的所述设定器。